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1 概述?
隨著人們生活水平的提高，對產(chǎn)品的功能要求也越來越高，追求舒適的體驗感，特別是對操控性的要求越來越高。目前傳統(tǒng)藍(lán)牙產(chǎn)品的使用方式大部分還是局限于手動操作，例如藍(lán)牙耳機，藍(lán)牙音箱等，藍(lán)牙成功連接之后還是需要手動操作控制手機或者音箱上的按鍵等來實現(xiàn)對設(shè)備的控制，例如播放音樂、有聲讀物等。
?為了解決以上通病，做到真正的解放雙手，可以采用純離線語音識別進(jìn)行控制，在成本增加不大的情況下，為產(chǎn)品帶來更多的亮點和競爭力。啟英泰倫已開發(fā)了整套離線語音藍(lán)牙方案，可應(yīng)用于茶吧機、按摩椅等多個產(chǎn)品領(lǐng)域下面對該方案進(jìn)行介紹。
2 方案優(yōu)勢?
啟英泰倫離線語音藍(lán)牙相對傳統(tǒng)藍(lán)牙方案，可讓用戶通過語音控制藍(lán)牙設(shè)備，替換傳統(tǒng)手機或設(shè)備上按鍵控制的方式，該方案有以下優(yōu)勢：
- 可以直接使用語音控制藍(lán)牙設(shè)備，連上藍(lán)牙之后無需手動操作，自然方便，識別率可達(dá)95%以上；
- 語音控制響應(yīng)快，一般在0.2~0.8s內(nèi)完成；
- 可遠(yuǎn)場識別，安靜情況下可達(dá)10米；
- 方案功耗低，工作功耗僅為0.2W左右；
- 可靠性好，芯片方案已通過雙85測試，滿足大部分產(chǎn)品使用環(huán)境要求；
- 整套產(chǎn)品技術(shù)已成熟，具有完整的軟件、硬件、結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，節(jié)省開發(fā)周期，降低開發(fā)難度；
- 配合我司語音AI平臺開發(fā)，可靈活定制喚醒詞和命令詞，不需要再專門收集語料訓(xùn)練。
3 應(yīng)用描述?
啟英泰倫離線語音藍(lán)牙方案適用于各類帶藍(lán)牙產(chǎn)品方案，代表產(chǎn)品包括按摩椅、茶吧機等應(yīng)用。
語音藍(lán)牙產(chǎn)品的使用場景在普通家居環(huán)境較為普遍，在安靜和中低噪音下可以達(dá)到良好的識別率。其中安靜環(huán)境的環(huán)境底噪在35dB ~ 45dB之間，屬于中低噪音環(huán)境；個別產(chǎn)品開啟后環(huán)境噪音可達(dá)45dB ~ 65dB之間。該噪音環(huán)境下可以直接選用我司單麥克風(fēng)語音藍(lán)牙模塊，如CI-B02GS04J-BT2或CI-B03GS04J-BT2模塊，以達(dá)到比較好的性價比。
特別注意，不同的產(chǎn)品運行過程中，因為產(chǎn)品功能差異，運行產(chǎn)生的噪聲大小也有不小的差異，為了達(dá)到最好的語音識別效果，針對不同產(chǎn)品對應(yīng)有降噪或回聲消除等處理，最大程度保障識別效果。
4 產(chǎn)品設(shè)計流程?
一個基于我司芯片的標(biāo)準(zhǔn)語音產(chǎn)品設(shè)計流程如下圖所示：
該流程主要針對我司新用戶開發(fā)產(chǎn)品使用，包含了前期購買樣品Demo進(jìn)行驗證，硬件選型，語音對話邏輯、軟硬件方案和結(jié)構(gòu)設(shè)計，設(shè)計完成后的測試，以及生產(chǎn)測試準(zhǔn)備和后續(xù)批量采購等步驟。如果是已經(jīng)熟悉我司方案的老用戶，可以直接從中間步驟開始，不用再重復(fù)進(jìn)行Demo測試等工作。
下面針對新用戶的開發(fā)，對上述流程中的各個步驟逐一描述。
4.1 DEMO測試?
針對新用戶，可以先從我司授權(quán)的經(jīng)銷商或直接從我司官網(wǎng) ?樣品購買 處購買對應(yīng)的模塊或開發(fā)板套件，進(jìn)行識別效果測試，相關(guān)的軟硬件技術(shù)文檔可以從本文檔中心處獲取。用戶測試滿意后，可以進(jìn)行硬件選型。
4.2 選型指南?
用戶硬件選型可以直接參考 ?硬件選型 ，如果用戶想快速產(chǎn)品化，推薦直接使用我司已設(shè)計好的標(biāo)準(zhǔn)模塊；如果現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)模塊無法滿足產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)需求，也可以選用合適的芯片進(jìn)行硬件板的設(shè)計。
4.3 方案設(shè)計?
選擇好合適的芯片或模塊后，可根據(jù)產(chǎn)品的功能進(jìn)行下述設(shè)計：
- 語音UI（喚醒詞和命令詞）設(shè)計：設(shè)計方法可參考 ?語音UI設(shè)計參考；
- 硬件設(shè)計：設(shè)計方法可參考 ?硬件設(shè)計參考；
- 結(jié)構(gòu)設(shè)計：設(shè)計方法可參考 ?產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計；
- 軟件開發(fā)：設(shè)計方法可參考 ?軟件開發(fā)。
如用戶為首次進(jìn)行語音方案開發(fā)，建議到 ?啟英泰倫語音AI平臺 上獲取基于相關(guān)芯片的語音產(chǎn)品方案設(shè)計Checklist文檔，進(jìn)行逐一檢查以確保設(shè)計效果。如有技術(shù)支持需求請聯(lián)系我司技術(shù)支持人員。
4.4 測試驗收?
產(chǎn)品方案設(shè)計完成形成樣品后，建議對該樣品進(jìn)行相關(guān)的識別測試，相關(guān)測試方法和標(biāo)準(zhǔn)可參考 ?識別效果測試。同時，還建議根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量的要求進(jìn)行各類硬件測試，如雙85測試、靜電測試等。為了保證最終的識別效果，還建議進(jìn)行硬件底噪的測試及產(chǎn)品裝機后的整機功能測試。
4.5 生產(chǎn)測試?
樣機測試完成后，會轉(zhuǎn)入后續(xù)產(chǎn)線批量生產(chǎn)階段。我司為產(chǎn)品的批量生產(chǎn)做了完善的解決方案，用戶可以參考 ?生產(chǎn)測試 獲取更多信息。用戶如需要生產(chǎn)測試的相關(guān)技術(shù)支持，請聯(lián)系我司技術(shù)人員。
4.6 下單采購?
用戶如果要采購我司產(chǎn)品樣品，請點擊 ?樣品購買 ，也可以點擊 ?樣品和批量采購 獲取更多信息。
5 語音藍(lán)牙設(shè)計方案介紹?
用戶可以用我司的芯片設(shè)計語音藍(lán)牙一體控制板，和原電控板通過串口進(jìn)行通訊，可以實現(xiàn)語音藍(lán)牙的產(chǎn)品的快速設(shè)計。其介紹如下：
5.1 方案特點?
語音藍(lán)牙控制板和原電控板通過串口通訊進(jìn)行控制的方案開發(fā)相對簡單，可以快速對接完成產(chǎn)品，但成本略高，適用于需快速出產(chǎn)品的的方案或者第一次接觸語音識別的方案。用戶在熟悉我司方案后，也可以考慮直接用我司芯片設(shè)計語音藍(lán)牙及電控的一體控制板，以降低成本，具體設(shè)計時可以聯(lián)系我司技術(shù)支持人員獲取幫助。
該方案的設(shè)計框圖如下，語音藍(lán)牙模塊與電控模塊需要串口連接，語音藍(lán)牙模塊進(jìn)行語音識別及根據(jù)主控的狀態(tài)進(jìn)行信息播放，產(chǎn)品相關(guān)控制由電控模塊完成。
語音藍(lán)牙模塊內(nèi)部的語音芯片和藍(lán)牙芯片也是通過串口通信，藍(lán)牙相關(guān)控制如音樂控制等由藍(lán)牙芯片實現(xiàn)。
目前離線語音藍(lán)牙方案支持藍(lán)牙音樂播放控制，包括音樂上下曲切換、暫停繼續(xù)操作、以及音量調(diào)整等功能，用戶可語音控制自主實現(xiàn)藍(lán)牙開關(guān)，主要有兩種體驗方案：
語音播報打斷藍(lán)牙播放：藍(lán)牙端音樂正在播放的情況下，語音喚醒開始播報時，藍(lán)牙音樂就暫停播放，退出喚醒之后繼續(xù)藍(lán)牙播放。
語音播報壓低藍(lán)牙播放音量：藍(lán)牙端音樂正在播放的情況下，語音喚醒開始播報時，藍(lán)牙音樂播放音量壓低，退出喚醒之后藍(lán)牙播放恢復(fù)正常音量。
5.2 硬件設(shè)計參考?
用戶可以使用我司芯片設(shè)計需要要求的語音藍(lán)牙模塊，但為快速開發(fā)，推薦直接使用我司的以下標(biāo)準(zhǔn)帶插口單麥離線語音藍(lán)牙模塊，模塊體積小巧，工作電壓為 5.0V - 5.5V，兩個型號管腳完全兼容，區(qū)別為主芯片型號不同。
- CI-B02GS04J-BT2：支持本地命令詞200條以內(nèi)，串口接口為5V電平；
- CI-B03GS04J-BT2：支持本地命令詞300條以內(nèi)，支持本地自學(xué)習(xí)功能，串口接口為5V電平；
模塊形狀為長方形，尺寸為37±0.3mm×40±0.15mm，PCB板厚為1.6±0.2mm，模塊高度為7.6±0.4mm，用戶可根據(jù)此尺寸設(shè)計結(jié)構(gòu)
用戶直接使用我司標(biāo)準(zhǔn)語音藍(lán)牙模塊時，有以下注意事項：
因為CI110X芯片ESD等級較高并且模塊設(shè)計為方便用戶擴展，所以模塊上只在麥克風(fēng)位置設(shè)計ESD器件，對于ESD要求很高的產(chǎn)品可以再添加ESD器件。建議用戶在檢驗、焊接生產(chǎn)過程中佩戴防靜電手環(huán)或防靜電手套、指套。在對應(yīng)底板連接器位置請預(yù)留 ESD 防護器件，保障產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性。
使用時注意麥克風(fēng)、喇叭、電源串口不能接錯，注意防止背面測試點短路。
注意本模塊串口是5V供電，請使用5V電平的串口進(jìn)行通訊。用戶可采用USB轉(zhuǎn)串口工具對開發(fā)的軟件進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試時需在SDK軟件中相應(yīng)位置加上串口打印命令，編譯后生成固件并燒錄，就可以進(jìn)行調(diào)試驗證。
5.3 串口通訊方式?
語音藍(lán)牙模塊與電控模塊通過串口進(jìn)行信息交互，主要有兩種方式，一種為語音藍(lán)牙模塊主動播放，同時將信息發(fā)電控模塊；另一種為語音藍(lán)牙模塊被動播放，其分別描述如下：
語音藍(lán)牙模塊主動播放模式
主動播放方式主要執(zhí)行以下動作：
- 語音藍(lán)牙模塊識別到詞條；
- 主動播放反饋聲音；
- 將此條信息串口告知電控模塊，若是藍(lán)牙相關(guān)指令則將此條信息串口告知藍(lán)牙端；
- 電控模塊執(zhí)行動作或者藍(lán)牙端執(zhí)行動作。
該方式的優(yōu)點在于控制方式簡單，由語音藍(lán)牙模塊單線輸出信息給電控模塊。但缺點在于無法根據(jù)產(chǎn)品的情況及按鍵情況進(jìn)行語音反饋。
語音藍(lán)牙模塊被動播放模式
被動播放方式主要執(zhí)行以下動作：
- 語音藍(lán)牙模塊識別到詞條；
- 將詞條信息串口告知電控模塊；
- 電控模塊執(zhí)行相關(guān)動作；
- 告知語音藍(lán)牙模塊需要播放的內(nèi)容；
- 語音藍(lán)牙模塊根據(jù)電控模塊反饋進(jìn)行播放。
- 藍(lán)牙相關(guān)指令都是主動播報。
該方式的優(yōu)點在于語音藍(lán)牙模塊根據(jù)電控模塊的狀態(tài)進(jìn)行播放對應(yīng)內(nèi)容，可以進(jìn)行最合適的反饋，體驗感好；同時如果電控模塊通過按鍵或者遙控進(jìn)行控制，語音藍(lán)牙模塊也可以進(jìn)行狀態(tài)播放。缺點在于會多一次串口通信的過程。
5.4 SDK包說明和藍(lán)牙串口通訊協(xié)議?
我司為用戶提供了串口通訊方案完整的SDK包，用戶可以到 ?啟英泰倫語音AI平臺 上獲取相關(guān)SDK開發(fā)包。
以下是語音端發(fā)給藍(lán)牙端的一個命令詞及播放控制協(xié)議參考：
| 對應(yīng)操作 | 幀頭 | 產(chǎn)品ID | 命令 | 數(shù)據(jù) | 累加和 | 幀尾 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 繼續(xù)播放 | A5 FA | 00 | 80 | 01 00 | XXXX | FB |
| 暫停播放 | A5 FA | 00 | 80 | 02 00 | XXXX | FB |
| 上一曲 | A5 FA | 00 | 80 | 03 00 | XXXX | FB |
| 下一曲 | A5 FA | 00 | 80 | 04 00 | XXXX | FB |
| 喚醒打斷 | A5 FA | 00 | 80 | 05 00 | XXXX | FB |
| 退出喚醒恢復(fù) | A5 FA | 00 | 80 | 06 00 | XXXX | FB |
| 音樂大聲點 | A5 FA | 00 | 80 | 07 00 | XXXX | FB |
| 音樂小聲點 | A5 FA | 00 | 80 | 08 00 | XXXX | FB |
| 打開藍(lán)牙 | A5 FA | 00 | 80 | 09 00 | XXXX | FB |
| 關(guān)閉藍(lán)牙 | A5 FA | 00 | 80 | 0A 00 | XXXX | FB |
以下是一個藍(lán)牙端發(fā)給語音端的狀態(tài)同步通訊協(xié)議參考：
| 狀態(tài)通知 | 幀頭 | 產(chǎn)品ID | 命令 | 數(shù)據(jù) | 累加和 | 幀尾 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 藍(lán)牙正在播放 | A5 FA | 00 | A0 | 01 00 | XXXX | FB |
| 藍(lán)牙停止播放 | A5 FA | 00 | A0 | 02 00 | XXXX | FB |
| 藍(lán)牙連接成功 | A5 FA | 00 | A0 | 03 00 | XXXX | FB |
| 藍(lán)牙斷開連接 | A5 FA | 00 | A0 | 04 00 | XXXX | FB |
注意：
ASR語言模型中文建議選擇SE266，其他語種請使用對應(yīng)語種的模型。若相關(guān)產(chǎn)品自帶的運行穩(wěn)態(tài)噪音大于60db，建議打開降噪功能，藍(lán)牙相關(guān)的音樂播放控制建議打開AEC功能，可明顯提升識別效果。
串口設(shè)置：
- 波特率：9600
- 停止位：1
- 數(shù)據(jù)位：8
- 奇偶校驗：無
- 代碼中通過判斷接收的數(shù)據(jù)獲取是什么指令和功能。
6 藍(lán)牙固件燒錄?
6.1 燒錄前準(zhǔn)備工作?
用戶要燒錄模塊前，需要準(zhǔn)備以下物品：
- 待燒錄的模塊
- USB轉(zhuǎn)串口工具
- 藍(lán)牙強制燒錄器
- 燒錄器配套USB線
- 固件燒錄工具（pack_update_tool.exe）
- 2.0mm間距麥克風(fēng)
- 2.5mm間距喇叭
- 杜邦線若干
6.2 硬件連接并燒錄?
語音固件燒錄
以上圖的USB轉(zhuǎn)串口工具為例，在燒錄前需要先將USB轉(zhuǎn)串口的電源、地、串口收發(fā)引腳分別和模塊對應(yīng)的引腳連接起來，（注意USB轉(zhuǎn)串口的RXD和TXD分別對應(yīng)模塊的UART0_TX和UART0_RX），連接方式如下圖所示，接著，短接模塊的PG_EN和旁邊的引腳（模塊的背面有相關(guān)的絲印，可根據(jù)絲印提示查找相關(guān)的位置）。模塊燒錄的接線圖、以及模塊背面的絲印圖如下圖所示。
打開固件燒錄工具（該工具可以在SDK開發(fā)包中CI110X_SDK\tools目錄找到PACK_UPDATE_TOOL.exe），根據(jù)芯片選擇對應(yīng)的型號，點擊固件升級按鈕，選擇已制作好的固件文件，并確認(rèn)電腦分配給USB轉(zhuǎn)串口工具的串口端口號。準(zhǔn)備工作就緒后，將模塊的PG_EN引腳的插針與USB工具上的3.3V短接（拉高PG_EN管腳電平），模塊上電后即可進(jìn)入固件升級模式，開始下載固件。若電腦無法識別USB轉(zhuǎn)串口工具，請首先安裝對應(yīng)的驅(qū)動程序。
藍(lán)牙固件燒錄
如圖所示，藍(lán)牙燒錄器的DP、DM、5V和GND分別與一體板上的USB-DP、USB-DM、5V和GND對應(yīng)連接；燒錄器通過附帶的USB線和電腦相連接。
單擊圖示按鍵直到綠色的燈熄滅。
點擊運行download.bat，如果出現(xiàn)類似下圖所示表示加載進(jìn)度的打印就表示燒錄正常，等待燒錄完成即可，其余情況則需重新燒錄，用戶無需重新上電或進(jìn)行其他操作，即只需保證綠燈熄滅之后重新運行download.bat即可。
藍(lán)牙固件燒錄時需注意：
- 如果前后兩次燒錄的固件相同則也無法正常燒錄。
- 有概率出現(xiàn)燒錄不成功的情況，可能需要重復(fù)操作幾次，注意保證是在綠色的燈熄滅的情況下再燒錄。
- 有概率出現(xiàn)燒錄工具插上電腦設(shè)備時串口驅(qū)動安裝失敗的情況，建議更換電腦設(shè)備或更換系統(tǒng)再次嘗試。
藍(lán)牙固件的批量燒錄 請參考?杰理AC692X芯片批量燒錄方法
6.3 燒錄后功能測試?
語音功能測試：固件燒錄結(jié)束后，建議對模塊進(jìn)行功能測試，以驗證燒錄固件是否成功。功能測試前待測模塊需首先連接麥克風(fēng)以、喇叭，通電確認(rèn)是否能有上電播報音，并用喚醒詞和命令詞測試是否能正常喚醒和識別，如果均能正常工作，則模塊功能正常，燒錄成功；否則，燒錄失敗，需進(jìn)一步探其原因。
藍(lán)牙功能測試：
模塊上電后自動開啟藍(lán)牙功能，手機打開藍(lán)牙后可搜索到名稱為“AC692x_Bluetooth”的藍(lán)牙設(shè)備，如下圖：
圖14 搜索藍(lán)牙
點擊“AC692x_Bluetooth”設(shè)備連接藍(lán)牙，手機彈出“藍(lán)牙配對請求”彈框，如下圖：
圖15 藍(lán)牙配對請求
點擊“配對”開始連接藍(lán)牙，連接成功后模塊喇叭播“連接成功”，手機顯示如下圖：
圖16 連接藍(lán)牙
自此就可用手機播放器播放音頻，然后通過模塊喇叭播出。
藍(lán)牙功能測試請參考?藍(lán)牙功能測試
6.4 常見問題?
本章節(jié)列舉了一些模塊使用中可能遇到的問題和對應(yīng)的解決方法。
模塊不能燒錄并更新固件
出現(xiàn)上述問題后，請檢查以下操作點：
- 模塊上電前是否已拉高PG_EN管腳（按上文3.5.2節(jié)描述和旁邊的管腳短接）；
- 串口管腳是否接對，TX和RX是否有接反，電腦端USB轉(zhuǎn)串口工具驅(qū)動是否正常，PC端燒錄工具是否選擇了正確的串口號；
- 如以上兩點檢查無誤后，模塊還不能燒錄，需要使用萬用表測量模塊供電電壓5V、3.3V、1.2V是否正確，用示波器測量晶體是否起振，頻率是否為12.288Mhz。各個硬件測量點參考下圖。如果發(fā)現(xiàn)有電壓或晶體出問題，考慮為模塊硬件故障，請更換模塊或針對模塊硬件進(jìn)行維修。如上述檢查均無問題，請聯(lián)系我司技術(shù)支持人員獲取幫助。
模塊燒錄完成，上電后無播報
出現(xiàn)上述問題后，請檢查以下操作點：
- 確認(rèn)燒錄固件是否與板子匹配；
- 確認(rèn)喇叭正確接好，供電正常；
- 采用示波器測量主芯片的語音輸出測試點。無輸出需檢查請固件是否正確，有輸出需檢查模塊上的音頻功放期間是否焊接出現(xiàn)異常，如果音頻功放有異常可更換后再測試。測量點如下圖。如上述檢查均無問題，請聯(lián)系我司技術(shù)支持人員獲取幫助。
模塊燒錄完成，上電后有播報但是不識別命令詞
出現(xiàn)上述問題后，請檢查以下操作點：
- 檢查麥克風(fēng)和插口的連接是否完好；
- 檢查麥克風(fēng)正負(fù)極方向是否與模塊板上標(biāo)示一致，沒有插反；
- 使用萬用表測量主芯片對應(yīng)的MICBIAS管腳是否為2.8V左右電壓，使用示波器測量麥克風(fēng)輸入管腳是否有輸入語音波形（示波器每格電壓調(diào)整為100mv檔位），若信號正常需考慮固件是否正確，若信號異常需觀察板子硬件是否有物理損傷。測量點如下圖。如上述檢查均無問題，請聯(lián)系我司技術(shù)支持人員獲取幫助。
7 相關(guān)參考資料列表?
| 編號 | 參考資料描述 | 獲取方式 |
|---|---|---|
| 1 |
標(biāo)準(zhǔn)離線SDK CI110X_SDK_ASR_Offline |
請到 ?啟英泰倫語音AI平臺 上獲取 |
| 2 |
語音藍(lán)牙SDK Demo： 串口通訊方案SDK |
請到 ?啟英泰倫語音AI平臺 上獲取 |
| 3 | 測試固件 | 到 ?啟英泰倫語音AI平臺 上獲取 |
| 4 | 我司芯片和模塊的選型指南 | 請點擊 ?硬件選型指南 查看 |
| 5 | 我司芯片硬件設(shè)計方法參考 | 請點擊 ?硬件設(shè)計參考 查看 |
| 6 | 麥克風(fēng)和喇叭器件選型 | 請點擊 ?外圍器件兼容列表 查看 |
| 7 | 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計 | 請點擊 ?產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計 查看 |
| 8 | 軟件開發(fā)方法和標(biāo)準(zhǔn)SDK說明 | 請點擊 ?軟件開發(fā) 查看各部分內(nèi)容 |
| 9 | 產(chǎn)品識別性能測試方法 | 請點擊 ?識別效果測試 查看 |
| 10 | 生產(chǎn)測試的方法 | 請點擊 ?生產(chǎn)測試 查看 |
用戶如遇到使用問題，請到啟英泰倫語音AI平臺上提交技術(shù)工單，或直接聯(lián)系我司技術(shù)人員獲取協(xié)助。
審核編輯：符乾江
工商網(wǎng)監(jiān)
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